福建马坑铁矿矿床成矿成岩浅析

石志华 钱鸿

摘 要：矽卡岩型铁矿是一种重要的铁矿类型，占我国已探明富铁矿石的一半左右。福建省马坑矽卡岩型磁铁矿是我国华东地区最大的磁铁矿床，本文结合前人文献资料；分析矿石特征、围岩蚀变、矿体构造背景等；对该矿石成矿演化模式作进一步整理研究，以对今后矽卡岩型铁矿研究有一定参考意义。

关键词：马坑铁矿；成矿成岩；矽卡岩型铁矿

马坑铁矿是国内主要的富铁矿床之一，是武夷山成矿带上“马坑式”铁矿中最为典型的一个铁矿床[1]。由于发现较早，前人对其研究程度相对较高，但就矿床成因问题一直没有形成统一的认识，所以研究其成矿背景、控矿因素、矿床成因等对马坑铁矿的后续发展及在成矿带中寻找“马坑式”铁矿有着指导作用，对当地依托马坑铁矿发展经济有着重要意义。

地质概况

矿区位于华南大陆东南缘的武夷山造山带，政和-大埔断裂带的西侧，永梅凹陷带的东南部。在地质演化历史时期经历过剧烈的地壳运动，构造活动频繁，褶皱强烈，所以区内发育一系列性质不同的深大断裂带，它们对各个时期的沉积建造、岩浆活动、变质作用及成矿作用均有明显的控制作用[2]。

区内断裂十分发育，以近北东向、北西向及东西向断裂构造为主，尤其以近北东向和东西向断裂最为发育。各个方向断裂相互交切，构成网格状构造格局。此外，闽西南地区经厉了不同构造阶段的演化，区内侵入岩分布广泛，呈条带状展布，约占总面积的40%。

2矿床地质特征

2.1矿体形态产状及规模

马坑铁矿床主矿体呈似层状、透镜状赋存于上石炭统经畲组-下二叠统栖霞组大理岩与下石炭统林地组石英砂岩之间[3]。主矿体走向N48°E，与地层走向一致，倾向北西，矿体走向上延伸至少3. km，傾向上延伸0.62～1km，厚度不均，有的地段高达139m，矿体相对埋深80～600m，由南西至北东矿体埋深由深变浅。矿石类型主要以含石榴子石磁铁矿和含石榴子石-透辉石磁铁矿组成，另外有少量的硫化物矿石。矿石矿物主要为磁铁矿，少量辉钼矿、闪锌矿、方铅矿及黄铁矿，脉石矿物主要为石榴子石、透辉石、钙铁辉石、钙锰辉石、绿帘石及绿泥石，次为萤石、石英和方解石。

2.2矿石特征

该区域铁矿矿石的金属矿物成分相对比较单一，主要是以磁铁矿为主，下面对该地区主要的矿石矿物类型特征进行分别分析：

首先是磁铁矿，磁铁矿金属光泽比较明显，主要呈现黑色和灰黑色，矿石镜下主要呈现灰白色，同时和石英石以及碧玉共同存在的磁铁矿大多数是他形细颗粒的致密岩块，矿石颗粒粒径基本上都在0.05mm以下，基本上都是以镶嵌状集合体为主分布在脉石中。该区域磁铁矿脉石矿物主要有石英石、透闪石、钙铁榴石以及次透辉石等；其次是辉钼矿，辉钼矿整体粒径比较小，通常都保持在0.05-0.1mm，矿石呈现浅灰色，主要是后期热液叠加形成的矿物成分。

2.3围岩蚀变与矿化阶段

围岩发育大量的矽卡岩化，根据矽卡岩矿物组合与矿化关系，可将矿化划分为4个阶段[4]：第一阶段为无水矽卡岩阶段，主要矿物为石榴子石、透辉石；第二阶段为含水矽卡岩-磁铁矿阶段，主要矿物为绿帘石、绿泥石、阳起石及钙铁辉石、钙锰辉石，这些矿物交代第一阶段无水矽卡岩矿物，同时形成大量的磁铁矿，为主要的矿化阶段，该阶段磁铁矿主要以两种形式产出：充填状，多数磁铁矿呈颗粒状充填于石榴子石和透辉石颗粒间或沿石榴子石的生长带分布或与钙铁辉石一起交代石榴子石；细脉状，少数磁铁矿呈细脉状穿插石榴子石和透辉石；第三阶段为硫化物阶段，主要矿物为辉钼矿、闪锌矿、黄铁矿、绿泥石、石英、萤石、方解石，交代第一阶段和第二阶段的矽卡岩矿物及磁铁矿。在第三阶段中，多数闪锌矿、黄铁矿等硫化物与石英、萤石、方解石及绿泥石一起共生，呈脉状或浸染状交代石榴子石、透辉石、钙铁辉石及磁铁矿，也可见有少量石榴子石呈脉状穿插磁铁矿及钙铁辉石。另外，辉钼矿多沿裂隙分布或充填交代于先期形成的矽卡岩或磁铁矿粒间隙中。第四阶段为无矿方解石脉、石英脉，穿插大理岩。

3成矿研究

3.1磁铁矿矿化化机理

关于矽卡岩型铁矿磁铁矿化的机理，目前有以下几类观点：（1）流体混合作用导致磁铁矿化形成；（2）流体沸腾作用导致磁铁矿化形成；（3）流体先经历混合再发生沸腾作用。与磁铁矿共生的钙铁辉石中包裹体岩相学及显微测温结果表明马坑铁矿磁铁矿化并不是由流体混合作用或流体先混合再沸腾引起。这里给出三条证据：（1）富气相和含子晶包裹体具有一致的均一温度（500～560℃）和相差很大的盐度（分别为2.4～6.9 wt% NaCl equiv.和26.5～48. wt% NaCl equiv.）；（2）富气相和含子晶包裹体同时出现在单颗粒钙铁辉石中；（3）富气包裹体均一为气相，而含子晶包裹体均一为液相。因此，这些证据表明在含水矽卡岩-磁铁矿阶段成矿流体发生沸腾作用，并且促使磁铁矿沉淀。

3.2马坑铁矿矿化流体演化

在含水矽卡岩-磁铁矿阶段，马坑铁矿成矿流体形成于很高的温度范围（集中于500～560℃），该阶段流体明显发生沸腾作用[5]，造成两端员组分流体的盐度分别为26.5～48. wt% NaCl equiv.和2.4～6.9 wt% NaCl equiv.。此后，流体的温度（集中于200～300℃）和盐度（0～10 wt% NaCl equiv.）明显降低，形成了晚期硫化物阶段。马坑铁矿流体演化特征与世界其它典型的矽卡岩型铁铜金矿床矿化流体有所差别，关于矽卡岩-磁铁矿阶段到硫化物阶段矿化流体的演化，归纳起来有以下三种趋势：（1）早阶段磁铁矿化流体为岩浆流体冷却成的高盐度流体，而流体沸腾作用出现在晚期硫化物阶段；（2）两阶段矿化流体均发生流体沸腾作用；（3）两阶段矿化流体呈现流体混合趋势。

4结论

马坑铁矿的成因一直以来存在着争议，综合来看，包括以下内容：1）马坑铁矿床具有层控特征，控矿层位主要为栖霞组碳酸盐岩层，侵入体主要是大洋-莒舟花岗岩类与辉绿闪长岩类。矽卡岩矿物与矿化关系可分为无水矽卡岩阶段、含水矽卡岩-磁铁矿阶段、硫化物阶段及碳酸盐岩阶段等四个阶段。3）铁矿具有大量沉积矿床的特征。4）流体沸腾导致了马坑铁矿床磁铁矿化的形成。5）马坑铁矿应属于典型矽卡岩型铁矿床，明显不同于火山沉积型铁矿床。

所以本文将共性的认识以成矿模型的形式表达出来，将马坑铁矿归为层控矽卡岩的模型范畴。

参考文献

[1]张振杰. 闽西南马坑式铁矿床成因研究及定量预测与评价[D]. 武汉：中国地质大学，2015.

[2]张承帅. 福建马坑铁矿床地质与地球化学[D]. 北京：中国地质大学（北京），2012.

[3]李林，倪培，杨玉龙等. 马坑铁钼铅锌多金属矿成矿流体演化及矿床成因类型[J]. 高校地质学报，2016，22（3）：401-412.

[4]康丛轩，宗雯，刘晓文. 福建马坑矽卡岩型铁矿床成矿模式[J]. 有色金属（矿山部分），2013，65（2）：44-49.

[5]王森，张达，宇腾达等. 福建马坑式铁矿找矿地质模型[J]. 矿物学报，2015，（1）：66-67.

作者简介

石志华（1995—），男，汉族，福建武平人，在读硕士，成都理工大学，矿物、岩石、矿床及地质找矿方向。

（作者单位：成都理工大学地球科学院）